差動インピーダンスの定義
まず差動インピーダンス等の定義と意味について考えてみよう。一般に伝送線路がN個の導体から成るとき、1個を基準電圧(GND)として(N-1)とおりの独立なTEM波のモードが存在する。下図のように信号線1,2とGNDプレーンから成る伝送線路では２つのモードが存在するが、特に、信号線1,2がちょうど同電圧になる場合をevenモード、逆電圧の場合をoddモードという。(任意の信号はevenモードとoddモードの重ね合わせで表せる)
ここで信号線2の電圧をマイナスとしているが、差動信号では信号線1をLow→Highと変化させるとき、同時に信号線2をHigh→Lowと変化させるので、実際の信号線2にはHighの直流成分が加わっている。つまり上図は直流成分を除いた0V基準の電磁場を表していることに注意。
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evenモードでは電圧は同じであり、電流も同方向に流れる。
oddモードでは電圧は逆であり、電流も逆方向に流れる（＋と−の電荷分布が同方向に進むから）。
したがって、evenモードとoddモードの電圧・電流は、信号線1,2の電圧・電流の和および差と定義すればよい。
また各モードのインピーダンスは次のように定義する。
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さて、差動信号(differential signaling)の電圧は文字どおり信号線1,2の差だが、電流の大きさは各信号線の電流と同じにしたいので、
と定義するのが自然である。したがって差動インピーダンスは次のように定義する。
同様にコモン信号の電圧は各信号線と同じで、電流は両者の全電流としたいので、
と定義するのが自然である。したがってコモンインピーダンスは次のように定義する。
これを図で表すと次のようになる。
これらの定義から
odd/evenモードインピーダンスは計算する上で自然な定義
差動/コモンインピーダンスは物理的意味に対応した定義
といえる。ただし差動/コモンとodd/evenの定義はそれほど定まっていないようで、odd/evenを差動/コモンとよんでいる本もある。
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差動/コモンインピーダンスの両方を終端するには、終端抵抗を次のように決めればよい。
